고놈의 LIFE STYLE

  대한민국의 자랑이자 아시아 최초로 영국 프리미어리그 EPL에서 100골 50도움을 기록한 손흥민선수. 모든 축구팬들의 사랑을 받고 있으며, 함께 경기를 뛰는 동료들, 그를 가르치는 감독들, 수많은 레전드 축구선수들도 손흥민 선수의 겸손한 언행과 팀을위한 헌신적인 태도와 열정, 그리고 뛰어난 기량에 대해 입이 마르도록 칭찬과 축하를 보내고 있습니다.

  손흥민 선수 뿐만아니라 마요르카의 이강인 선수, 울버햄튼의 황희찬 선수 등이 현재 전설을 써내려가는 중이라면, 바로 직전의 대한민국을 상징하는 레전드 축구선수는 누가 있었을까요? 저는 지칠줄 모르고 경기장 전체를 종횡무진하며 경기에 활력을 불어넣고 큰경기때마다 골을 넣었던 박지성 선수를 꼽고 싶습니다. 박지성 선수를 잘 나태내는 수식어가 바로 '두개의 심장'입니다. 뜬금없이 손흥민 선수의 100호골 부터 박지성 선수의 두개의 심장까지 얘기가 나왔는데요, 오늘의 주제가 바로 하이브리드 자동차, 그 중 전기 자동차와 관련된 플러그인 하이브리드 자동차이기 때문입니다.

  하이브리드 자동차(hybrid car)는 두 개 이상의 동력원을 가진 자동차로 HV로 표기하기도 합니다. 이미 많은 분들이 하이브리드 차량에 대해서는 들어보셧을테고 알고 있으시리라 생각됩니다. 자동차에 한정하지 않고 2개 이상의 동력원을 가진 차량을 HV(hybrid vehicle)라고 부릅니다. 흔히 일반적으로 하이브리드 차라고 불리는 차량들은 내연기관 엔진과 전동기 모터를 동력으로 하고 있으며, 차량의 엔진으로 주행하는것이 메인이고 엔진을 쉬게 하기위한 이차 전지를 갖추고 전기식 주행을 하는 방법이 대부분입니다.

  플러그인 하이브리드 자동차(plug-in hybrid car)는 기존의 가솔린 엔진을 탑재한 하이브리드 자동차에 콘센트 플러그를 사용하여 배터리 충전이 가능하게 만든 차량으로 PHV(Plug-in hybrid Vehicle) 또는 PHEV(Plug-in hybrid Electric Vehicle)로 표기하기도 합니다.

  플러그인 하이브리드 자동차는 가솔린 엔진과 모터를 모두 탑재하여 달리는 하이브리드 자동차에 더욱 큰 배터리를 탑재하고 가정용 전원으로부터 플러그를 이용해서 충전할 수 있도록 하였으며, 하이브리드 자동차에서는 보조적인 전원정도라 주행거리가 짧았던 점을 큰 배터리를 통해 충전한 전원만으로도 보다더 충분히 달릴수 있도록 만들었습니다. 급유만으로 주행하는 내연기관차나 일반 하이브리드 자동차의 편리성은 남기면서도 보다 전기 자동차(EV)에 가까운 퍼포먼스를 보여줍니다.

  전기 자동차의 메리트는 에너지의 효율이 가솔린 자동차보다 몇배나 높고, 연비가 압도적으로 높으며 주행중에 이산화탄소나 질소산화물 등의 배출이 없는 제로이미션 차량(ZEV)인 장점 등이 있지만 차량 가격이 동일하다고 가정할 경우 내연기관 자동차에 비해 주행거리도 짧고 충전시간도 오래 걸립니다. 반대로 내연기관 기술의 발전으로 일부를 전동화 한 하이브리트 자동차에서는 전지 배터리를 내연기관의 보조 정도로 두기때문에 실질적으로는 일반 가솔린 차량에 가까운 성격을 가지고 있습니다. 때문에 양쪽의 장점을 모두 계승하기위해 기존의 하이브리드 차량에 비해 큰 배터리와 내연기관을 적용하여 에너지 효율과 급유 속도 두마리 토끼를 동시에 잡으려 한것이 플러그인 하이브리드 자동차입니다. 가정용 콘센트 등에서 외부전원을 배터리에 충전할 수있으며 어느정도의 거리는 모터만으로 전기자동차로 주행할 수 있습니다. 배터리의 잔량이 부족할 경우 엔진을 사용하여 주행이 가능하지만 이때 내연기관의 엔진은 배기가스를 발생시키기 때문에 제로 방출 차량에는 포함되지 않습니다.

  플러그인 하이브리드 자동차의 장단점을 정리해보면 다음과 같습니다.

  장점

1. 일정한 수준의 거리는 전기만으로 주행이 가능합니다.

2. 전기 자동차운행을 메인으로 할 경우 경제적이며 환경오염물질의 배기도 줄일 수 있습니다.

3. 재해 재난시 전기배터리는 비상용 전원으로 활용이 가능하고 정전사태의 경우 내연기관으로 주행이 가능합니다.

4. 2022년 기준으로는 순수 전기 자동차보다 처렴하고 일반 하이브리드 자동차보다는 조금 높은 금액으로 구입이 가능한 가격대를 형성하고 있습니다.

  단점

1. 내연기관의 엔진을 탑재하고 있기 때문에, 엔진 특유의 점화 플러그나 엔진 오일 등의 소모품을 주기적으로 교환해 주어야 하며 가솔린의 사용기관도 고려해야 하고 이에 따른 유지비용이 발생합니다.

2. 내연기관 자동차의 엔진이나 트랜스미션 등의 부속품들과 전기자동차의 모터, 배터리 등의 부속품들을 모두 탑재하고 있기 때문에 전체적인 부품의 수가 대폭 증가하고, 수리나 정비의 기술 등이 까다로워 지게 됩니다. 전체적인 중량 증가는 자동차 연비에 악영향을 줄수 있습니다. 또한 실내 공간이나 적재 공간이 상대적으로 줄어들게 됩니다.

3. 순수 전기자동차에 비해 배터리의 용량이 작기 떄문에 배터리로 주행가능한 거리가 상대적으로 많이 짧으며 충전속도도 순수 전기자동차에 적용되는 급속충전 기술에 비해 느린경우가 많습니다. 때문에 전기를 메인으로 주행하고자 할 경우는 주거지 차고나 주차장에 충전설비가 있는경우가 바람직합니다.

4. 가솔린 엔진을 탑재하고 있기때문에 이산화탄소나 질소산화물 등의 대기오염물질이 발생하고 이로인해 제로에미션 차량에는 포함되지 않습니다. 때문에 전기자동차와 같은 각종 혜택을 받을 수 없으며 오히려 가까운 미래에 환경규제가 강화되는 추세에 때라 규제 대상이 될 가능성이 있습니다.

  봄기운이 만연한 가운데 올해도 어김없이 미세먼지가 찾아왔습니다. 비가 오면 조금 괜찮아 질까? 싶다가도 비 온 뒤에도 탁하고 뿌연 하늘로 가시거리가 그리 멀진 않은 것 같습니다. 매년 미세먼지를 볼 때마다 빨리 전기자동차로 바꿔 타고 싶은 마음이 간절하지만 현실적으로는 아직 갈길이 먼 것 같습니다. 올봄에는 미세먼지뿐만 아니라 봄가뭄으로 건조한 날씨 탓에 강원도 강릉지방에는 산불로 많은 분들이 피해를 입었고 고생하고 있으시다는 것을 뉴스로 전해 들었습니다. 강원도뿐만 아니라 다른 지역에도 건조한 탓에 산불이 나지 않도록 각별한 주의가 필요할 것 같습니다. 

  환경오염 탓에 예전과 같지 않은 이상기온이나 이상현상들이 많이 일어나고 있고 저 역시 그리 오래 살았다고는 할 수 없겠으나 어릴 적과는 많이 다른 기상현상들로 걱정이 많이 되네요. 이럴 때일수록 친환경 자동차인 전기자동차에 대한 공부를 해야 하지 않을까 싶습니다.

  오늘은 온라인 전기 자동차(OLEV)에 대해 알아보고자 합니다. 온라인 전기자동차(Online Electric Vehicle)는 지하에 매설해 둔 전력선으로부터 전자 유도에 의한 전력을 공급받아서 주행하는 방식의 전기 자동차입니다. 아직 글을 쓰지는 않았지만 연결된 전차선으로부터 전력을 공급받는 트롤리버스와는 달리 선이 없다는 것이 큰 차이점입니다.

  스마트폰 무선 충전기능에 대해 익숙하시리라 생각됩니다. 충선 케이블을 스마트 폰 충전 단자에 연결하여 충전하는 방식이 아닌 충전 코일이 설치된 무선충전기 위에 그 전기를 전달받을 수 있는 무선충전기능이 내장되어 있는 스마트폰을 가져다 대거나 가까이하면 충전이 되는 방식입니다. 이 방법을 자동차에 적용한 것이 온라인 전기 자동차라고 생각하면 이해가 쉬울 것 같기도 합니다.

  부분적으로 전력선을 매설하는 경우에는, 주행 중에 배터리에 전기를 충전함으로써 전력선이 없는 구간을 지날 시 배터리로 주행하게 됩니다. 하지만 주행하는 모든 도로에 전력선이 매설되어 있다면 주행에 배터리를 필요로 하지 않고 지속적으로 공급받는 전력으로부터 주행이 가능합니다. 때문에 차량이 정차 시에 충전을 담당하는 코일과 주행 시에 전력을 공급받을 수 있는 라인의 기능 등 구분이 필요하게 됩니다.

  우리나라의 온라인 전기버스의 경우 배터리의 용량이 일반적인 이차 전지식 버스의 20% 정도의 크기이며 운용 비용은 1/3 정도로 저렴하다고 합니다. 주로 배터리의 충전을 위해 코일을 매설하는 구간은 버스 정류장이나 주차공간, 교차로 등 차량이 멈추는 곳이며 노선 전체의 20% 수준입니다.

  전력선이 매설되어 있는 라인을 주행 중에 충전하고, 이 궤도를 벗어나는 도로는 전지식 EV로 주행하는 자동차는 '2 모드 전기 자동차'라고 부르기도 하며, 독일에서는 고속도로에 리니어 모터를 내장하고 자동차 주행 중에 비접촉 급속 충전에 의아해 2차 전지를 충전하려는 목표 구상을 가지고 있습니다. 이러한 설비가 없는 도로에서는 통상의 EV자동차로서 주행을 하게 되기 때문에 급속 충전모드와 주행모드를 나누는 방식을 취하고 있습니다.

  온라인 전기 자동차 기술은 자랑스럽게도 우리나라 한국과학기술원(KAIST)이 개발하였으며 2010년도에 서울대공원 내 순환버스로 세계최초로 실용화되어 운행되었습니다. 당시 오세훈 서울시장과 OLEV를 개발한 한국과학기술원 KAIST의 서남표 총장 등 관계자들이 탑승하여 2.2km를 시험주행하였습니다. 이 경로중 400m 정도 구간에 충전장치가 설치되어 있었고 3대의 온라인 전기버스의 운행을 맡고 있었습니다. OLEV의 차체 하부에 장착되어 있는 수전장치가 땅속에 매설해 놓은 충전장치에서 자기를 사용한 비접촉식 충전에 의해 전기를 공급받는 구조로 되어 있었고 이렇게 공급받은 전기는 버스의 주행에 쓰일 뿐만 아니라 차량 내부 배터리에 저장해 두기도 하였습니다. 기존 전기버스 배터리의 5분의 1 정도 크기를 사용했지만 주행에 지장이 없으며 트롤리버스등에서 사용되는 전기 공급 가선도 필요 없는 기술로 타임지가 선정하는 2010 세계 최고의 발명품 50선(The Best Inventions of 2010)에 선정되기도 하였습니다. 당시 노벨상 후보로도 언급되며 주목받는 기술이기도 하였습니다.

  온라인 전기 자동차와 이차 전지식 전기 자동차를 비교해 볼 때의 장점과 단점을 살펴보면 다음과 같이 정리할 수 있습니다.

  장점으로는 우선 비접촉 전기 충전 설비가 구비된 도로라면, 배터리의 용량에 제약받지 않고 주행할 수 있습니다. 또한 충전 스탠드에서 보내는 오랜 충전시간과 이로 인한 정체를 해소할 수 있습니다. 차량 내부의 적재되는 배터리의 소형화로 인해 배터리 용량이 적어져서 차량가격이 저렴해지고, 배터리의 교환 비용이 저렴해집니다. 배터리의 소형화는 중량의 경량화로 이어지기 때문에 차량 운동 성능의 향상과 저소비전력화를 기대할 수 있으며 크기의 소형화로 인한 내부 공간 확대는 또 다른 적재 공간 및 승차 공간으로 활용이 가능합니다. 

  단점으로는 정전 활동 시 차량 주행에 지장을 받기 쉬우며, 전력을 공급하는 지하에 매설된 가선이 있는 루트로만 주행이점이 있습니다. 전력 전송효율이 아직은 70% 정도로 전기자동차에 직접 충전플러그를 연결해서 충전하는 방식에 비해 에너지 효율이 낮습니다. 변전소의 건설과 충전가능한 전선 및 코일의 매설 등 인프라 정비에 시간과 비용이 많이 듭니다. 주행라인에 따라 충전이 수시로 일어나기 때문에 충전 요금에 대한 시스템구축이 필요합니다. 또한 상시 충전으로 인해 전기 요금이 저렴한 심야 전력으로 충전하여 주간에 주행하는 등의 방법을 사용할 수 없습니다. 항상 유도 전류가 흐르는 경우에는 유도 전류로 인해 차량이 가열되는 현상이 발생할 수 있습니다. 충전 가선이 매설된 도로 주변의 주민들에게 전자파의 악영향 가능성이 있습니다. 시스템의 국제 표준화가 이루어지지 않으면 승용차의 보급은 어렵다고 할 수 있습니다.

  태양의 어머어마한 에너지에 대해 생각해 보신 적 있나요? 우리에게 무한한 에너지를 끊임없이 공급해 주는 태양, 그것이 태양열을 이용한 전기가 아니더라도 이미 우리 지구, 모든 생명체는 태양의 에너지를 받으면서 살아가고 있습니다. 어릴 적 미술시간에 미래도시에 대한 주제로 그림을 그리면 태양에너지를 이용하는 도시의 풍경을 그렸던 기억이 나네요. 그 당시 태양 에너지를 이용하는 것들이 없진 않았지만 태양열 발전소나 농촌 같은 곳을 지나다 보면 주택 지붕 위에 설치되어 있던 태영발전 패널 같은 것들 정도였습니다. 하지만 지금은 이미 일상생활 속에 태양열을 이용한 것들이 제법 많이 등장했는데요, 예를 들어 낮동안 충전하고 밤에 사용하게 하는 가로등에 설치된 태양전지와 패널, 각종 도로나 인도에 설치되어 있는 안내 조명, 태양열 충전이 가능한 손목시계, 보조배터리 등 종류도 다양합니다.

  인간이 태양의 에너지를 정복하는 것은 불가능하다고 알려져 있습니다. 지금처럼 태양의 에너지의 아주 극소량만을 인류가 이용하는 단계를 지나고 다음세대의 기술이 찾아온다면 그것은 지구 전체를 둘러싸는 그물망 형태의 태양열 발전을 위한 전용 위성들을 이용해야 하고 그 마저도 그물망 틈으로도 놓쳐버리는 태양열이 엄청나기 때문에 결국 지구 전체를 빈틈없이 둘러쌓는 형태의 태양열 패널을 만들어야 합니다. 하지만 이 또한 지구적 차원의 문제일 뿐이고 태양 자체에서 발산하는 에너지를 손실 없이 모두 이용하려면 결국은 태양을 빈틈없이 둘러쌓는 패널을 설치해야 할 것입니다. 태양의 크기에 대해서는 따로 언급하지 않더라도 알고 있으실 테지만 이를 둘러쌓는 패널을 제작할 어마어마한 자원은 태양계 내에서 충당하기란 불가능합니다.

  태양에너지의 경 외로움 덕분에 잠깐 다른 얘기만 한 것 같은데 본격적으로 태양 전지 자동차, 일명 솔라카(Solar Car)에 대해 알아보고자 합니다. 솔라카는 넓은 의미로 태양광 에너지만으로 움직이는 전기자동차를 말합니다. 이 정의의 경우 고정식 태양 전지로부터 전원을 공급받는 경우를 포함합니다. 범위를 더욱 넓게 본다면 수력에너지나 풍력에너지도 자연순환계에서 태양에너지의 변환으로 생긴 부차적인 에너지이기 때문에 그 전기로 전기 자동차를 이동하는 경우도 포함해서 생각해 볼 수 있습니다.

  하지만 일반적으로는 태양열 자동차라 하면 기존의 가솔린 자동차의 기본 구조에서 전기 자동차와 태양 전지 기술을 결합한 자동차를 말합니다. 이것을 정리해 보면 태양열 자동차는 다음과 같은 종류로 구분해 볼 수 있습니다.

  - 자동차의 차체 표면에 태양 전지를 장착하고 거기에서 얻은 전기를 순간적으로 사용하면서 주행하는 태양 자동차로 보조 축전지를 차체에 탑재하고 있는 경우도 있습니다.

  - 차체와는 별도로 설치한 거치형 태양전지로부터 얻어지는 전기를 차체에 탑재한 축전지에 축적하여 주행하는 태양 자동차로 보조 태양전지를 차체에 탑재하고 있는 경우도 있습니다. 거치형 태양전지로 모든 가전제품의 전기를 충당하는 솔라 하우스의 경우, 솔라카는 태양전지로부터 전기를 공급받는 하나의 가전제품이라고 볼 수도 있습니다.

  실제로 태양전지로부터 주행용 전력을 얻고 있지만, 보조적으로 부족한 부분의 전력을 상용 전원 등으로부터 조달할 수 있도록 한 것도 종종 태양열 자동차라고 부르기도 합니다. 하지만 차체에 탑재한 태양전지만으로 필요한 전력을 모두 충당하는 것을 타양열 자동차라 합의하여 부르게 됩니다.

  태양열 자동차는 태양의 고도, 온도, 그리고 구름, 나무, 건물, 전신주 등에 의한 그림자 등의 영향을 받아 태양전지 모듈의 출력이 변화하기 때문에 '태양전지'와 '전기모터' 이외에 태양열 자동차에는 태양전지 모듈의 전압을 부하에 맞추어 조정하기 위한 '최대 전력점 추종회로(Maximun Power Point Tracker)'나, 정차 시 등 태양전지로 발전한 전기 에너지를 위해서나 도로의 오르막과 내리막에 대응하기 위한 전기 에너지의 과부족을 보완하기 위한 축전지가 탑재되어 있습니다. 이 외에도 축전지의 전압, 전류, 적산 전류량 등을 모니터링하고 컨트롤하는 제어장치 등이 내장되어 있습니다.

  태양열 자동차의 기술은 석유 고갈의 문제, 지구 온난화의 억제를 넓게 확대하기 위한 캠페인의 소재나 태양전지의 기술 개발을 테마로 한 엑스포나, 자동차 경기 등에 사용되며 종종 주목받고 있습니다. 차체에 탑재할 수 있는 태양전지로부터 얻을 수 있는 전력은 최대 2000W 정도로 한계가 있기 때문에 차체 설계뿐만 아니라 제어 회로나 배터리의 운용 등을 포함한 효율적인 에너지 이용 기술이 요구됩니다.

  최근에는 태양 전지의 에너지 변환 효율이 이전보다 많이 개선되어 왔기 때문에 태양 전지의 전기 에너지만으로 주행할 수 있는 차가 개발되고 있습니다. 하지만 낮의 태양광으로부터 차체에 내장된 태양전지로 발전하기 때문에 야간이나, 날씨가 흐린 날, 실내 차고나 지하주차장 등에서는 충전할 수 없습니다. 때문에 기본적으로는 태양 전지로부터 충전을 전제로 하고 있긴 하지만 충전 부족에 대비하기 위해 외부로부터 전기 충전플러그 등을 갖춘 경우도 있습니다.

  태양열 자동차는 주차중 뿐만 아니라 주행 중에도 축전을 할 수 있기 때문에 태양광으로부터만의 충전으로 주행이 가능하게 되었을 경우 전기요금을 절약하는 것은 물론이거니와 전기 자동차의 최대 단점인 긴 충전시간을 해소할 수 있고 이산화 탄소 배출을 하지 않는다는 장점이 있습니다.

  현재의 태양전지 자동차는 태양광만으로의 충전으로는 완전 충전에 많은 시간이 소요되지만, 가까운 거리의 통근이나 쇼핑등은 따로 플러그로 충전하지 않더라도 주행하는것이 가능한 수준입니다. 아직은 태양열만으로는 주행거리가 짧기 때문에 하이브리드 차량의 보조 전원 수준으로 판매되고 있으나 이 또한 미래 기술발전에 의해 큰 성장을 기대해도 좋을 것 같습니다. 

  수소 전지 자동차는 내연기관 자동차 세대의 뒤를 잊는 차세대 에너지 자동차의 몇몇 주축 중 하나임이 분명함에도 아직 개선해 나가야 할 부분이 많습니다. 지난 글에서도 단점들을 많이 지적했지만 특히나 개선해 나가야 할 부분에 대해서 조금 더 다루어 보고자 합니다.

  우선 수소전지 자동차의 발전효율입니다. 수소 연료 전지 자동차에서 일반적으로 적용하고 있는 고체고분자형 연료전지의 발전효율은 약 30% 정도로 발전효율이 나쁘다고 할 수 있습니다. 이는 복합 사이클 발전을 사용하지 않는 화력발전소의 효율보다 낮습니다. 발전 효율을 끌어올릴 수 있는 기술의 개발과 보급이 수소자동차의 발전에서 큰 과제로 남아있으며 아직 30%의 효율이라는 점은 발전할 수 있는 효율의 영역이 70%가 남았다는 의미이기도 하기 때문에 그 영역을 정복하게 된다면 수소 전지는 훨씬 큰 역할을 담당할 수 있을 것으로 기대됩니다.

  다음은 수소의 조달에 관한 부분입니다. 수소는 자연상태 그대로에서 바로 얻을 수 있는 형태는 없으며, 석탄연소의 부산물인 부생수소, 갈탄, 천연가스의 개질, 바이오매스, 물의 전기분해 등에 의해 조달하게 됩니다. 하지만 이때 이산화탄소의 발생이나 조달효율 등의 과제가 남아있으며, 특히나 큰 에너지를 소비하는 물의 전기분해에서는 우리가 필요한 만큼 충분한 수소를 얻기 위해서는 또한 필요조건이 많아 현실성이 떨어집니다. 가장 많이 쓰이고 있으며 효율이 좋은 방법은 천연가스의 개질이지만 이는 화석 연료에서 수소를 생산하기 때문에 이는 우리가 가솔린 자동차를 타면서 환경에 영향을 주는 것과 비슷한 정도의 영향을 주는 것이기 때문에 목적성에서 물음표를 가지게 합니다. 수소를 추출해 내는 과정에서 환경에 영향을 주지 않아야 하며 추출 시 비용과 효율면에서도 기대에 부응할 수 있는 수소 조달방법을 찾아내는 것이 과제입니다.

  수소를 저장하는 방법 또한 개선되어야 할 사항입니다. 수소는 그 자체로는 에너지 밀도가 낮기 때문에 수소차량에서는 수소를 350~700 정도 수치의 기압으로 저장하게 되는데 이런 고압으로 저장하게 될 경우 압축에 큰 에너지가 필요하게 됩니다. 수소를 표준 상태의 완전 기체로 간주하고, 압축에 수반하는 열 에너지는 회수할 수 있고 온도 변화는 없다고 가정하더라도 1 기압에서 700 기압으로 압축하는 데에는 1몰 달 약 15KJ이 필요합니다. 압축과 관련해서 이를 대체할 말한 유기 하이드라이드나 암모니아 등을 수소 캐리어의 이용도 검토되고 있긴 하지만, 정제에 필요한 에너지나 순도, 촉매나 분리막의 내구성 등의 다양한 문제점이 있기 때문에 실용화에 이르지는 못하였습니다.

  에너지 효율의 문제 역시 과제로 남아있습니다. 물의 전기 분해에 의한 수소 제조에 투입하는 에너지와 제조된 수소가 저장이나 수송을 거쳐 동력이 되어 최종적으로 자동차의 타이어로 전해지는 구동에너지의 비는 예전 자료에 의하면 압축 수소를 사용하는 경우 22%, 액체 수소의 경우는 17%에 그친다고 보고된 바 있습니다. 전기분해는 가장 에너지투자효율이 나쁜 조달 방법이긴 하지만 위의 수치는 가장 나쁜 경우의 수치이며 조달 방법에 따라 2~3배 정도 개선이 가능합니다.

  이에 반해 기존 가솔린차의 효율은 13%, 가솔린 하이브리드 차의 효율은 22% 정도이지만 현대 가솔린의 에너지 투자 효율은 평균적으로 300% 정도 이기 때문에 가솔린 제조에 투입하는 에너지에 대한 구동 에너지의 대략적인 비율은 가솔린차 40%, 가솔린 하이브리드 차 66% 정도가 됩니다. 

  또한 방대한 에너지를 사용하여 냉각 및 압축 그리고 운반을 실시하기 위해 Well-to-Wheel효율(유전으로부터 바퀴까지의 종합적인 자동차 효율), 즉 1차 에너지의 채굴로부터 차량 주행까지의 효율을 살펴보면 연료전지 자동차는 전기 자동차에 비해 크게 뒤떨어져 있는 것이 사실입니다. 과거 2009년 자료에 따르면 재생 가능에너지에 의한 전력이라면 이를 이용한 전기분해에 의해 수소를 생성 아여 압축 아여 연료전지 자동차에 충전하는 것보다 그대로 전기차로 충전하는 편이 Well-to-Wheel 효율에서 3배 정도 우수하다고 합니다. 우리가 잘 알고 있는 테슬라의 CEO, 일론 머스크는 지난 2015년 "수소 스테이션에서 수소를 옮길 때 사용하는 전기로 테슬라의 전기차는 100km 이상을 달린다."라고 말한 바 있으며 2016년 발언에서는 'Fuel Cell'이 아닌 'Fool Cell'이라고 수소전지 차량에 대해 비판한 바 있습니다. 

  수소는 원래 공급이 불안정한 재생가능 에너지를 리튬 이온보다 가벼운 물질로 저장하기 위한 방법으로 주목되었지만, 수소 탱크의 질량이 100kg을 넘고 있으며, 전기 분해에 80% 전후의 열효율과 FC스택에 의한 발전으로 30% 전후의 열효율을 보이고 있으며, 남은 에너지가 20% 대가 되기 때문에 수소에 의한 주행 특성의 장점은 없습니다. 수소 연료 전지는 출력 요구에 대한 반응성이 떨어지기 때문에, 주행 특성에서도 우위라고 할 수 없으며, 정치형에 비해 발열의 재이용이 한정적이기 때문에, 에너지의 밀도나 충전 시간 등 배터리의 성능이 향상되었을 때에는 수소에 의한 연료전지의 존재가치는 또 한 번 모호해지게 됩니다.

  예전 언젠가 수소차와 전기차를 고민한적이 있던 저로서는 당시 충전 시간, 그리고 흔할것이라고 생각했던 수소에 대한 착각 등으로 수소차에 무게를 실고 차를 고민하던 적이 있었습니다만 여러가지 내용들을 접하고 나니 수소자동차는 현 시점에서는 조금 심각하게 고려를 해야할 사항이 아닌가 싶습니다.

개조 전기 자동차

  우리가 여태 타고 다니던 차량을 개조라는 방법을 통해서 전기 자동차로 만들 수는 없을까요? 가솔린 엔진이나 디젤엔진의 자동차에서 엔진이나 머플러, 연료 탱크 등을 제거하고 그 자리에 전기 모터와 배터리를 장착한 전기자동차를 EV변환, 변환 EV, EV 전환, 전환 EV라고 부르기도 합니다. 이 말인즉슨, 개조가 가능하다는 말인데 이는 기존 엔진을 성능 향상 등의 목적성을 가지고 탑재되어 있던 엔진을 떼어내고, 새로운 전기 모터를 탑재하는 엔진스왑에 해당하기 때문에 새로운 모터를 가지고 일반 도로를 주행하기 위해서는 서면심사와 구조 등 변경 검사를 받아 합격할 필요가 있습니다.

  현재 판매되고 있는 일반 내연기관 자동차의 전기 자동차로의 개조는 아주 드물게 시행되고 있습니다. 국내에서 일반 자동차의 개조는 현재까지 거의 드문 추세이지만 옆나라 일본의 경우 근거리 배달용 밴, 취미성 전기 자동차 모임이나 클럽 같은 곳에서 EV개조 키트를 진행해서 번호판을 취득하는 등 활동을 하고 있으며 디젤엔진을 가진 노선버스를 전기버스로 개조하여 운영하는 경우도 있습니다.

  개조 전기차의 장점으로는 우선 엔진 자동차에 비해 전기자동차의 구조가 단순하기 때문에 유지보수가 용이합니다. 내연기관의 부피보다 전기 모터 및 배터리의 부피가 작게 차지하기 때문에 개조 후 남는 공간의 활용이 가능합니다. 기술력만 갖추고 있다면 개인이나 소규모의 사업소에서도 개조가 가능합니다. 수동변속(MT) 차량에서 클러치나 기어박스를 분리하여 자동 편 속(AT) 차로 변경할 수 있습니다. 또한 수동변속(MT) 차량에 에어컨이나 파워 스티어링 이 장착되어있지 않은 소위 깡통차량의 경우는 개조가 간단하며 비용 또한 저렴하게 개조가 가능합니다.

  반대로 개조 전기차의 단점을 살펴보면 대형차, 자동변속(AT) 차량, 에어컨 탑재 차량, 파워스티어링(파워핸들)이 탑재된 차량의 경우는 구조가 복잡하기 때문에 개조 비용이 많이 들게 됩니다. 항속거리의 경우도 전기 차량으로 최적화되어 출시된 차에 비해 짧을 확률이 높으며, 이는 곧 내연기관 엔진 자동차보다도 항속거리가 짧을 확률이 높음을 의미합니다. 개조를 할 수 있는 사업소가 매우 드물며 서면 심사와 구조 등 변경검사 등을 받아야 하는 번거로움이 있습니다.

  국내에서는 개조 전기차에 대한 인식이 현재까지는 매우 낮으며 전기 차 시장이 이제 막 활기를 띄기 시작하는 단계이기 때문에 최근 출시되는 고급스러운 디자인과 첨단 기술에 사람들의 이목이 집중되고, 또 정부의 정책으로 인한 전기차 구매 보조금의 영향으로 새로운 구매를 희망하는 경우가 대부분이며, 개조의 경우는 일반 차량이라기보다는 특수 목적용 차량에서 소규모로 진행되고 있습니다. 예를 들면 골프장 코스를 이동하는 골프카트, 놀이동산이나 대규모 사업장 내에서 단지 내부 이동을 하기 위한 소형카트, 시골 어르신들이 근처 논밭을 왕래하기 위한 소형 트럭 등 이동거리가 적고 충전시설을 갖추기 편한 곳을 기점으로 하여 드물게 개조카트를 사용하기도 합니다.

상업용 전기 자동차

  상업용 전기 자동차의 경우 우리가 일상적으로 가장 접하기 쉬운 것은 대형 버스입니다. 시외버스나 고속버스의 경우 이동거리가 목적지에 따라 배터리 완충 시 이동할 수 있는 주행거리의 영역을 벗어나는 경우도 있기 때문에 현재 채용되는 경우가 적지만, 시내버스의 경우 운행 스케줄이 일정하게 정해져 있어 충전의 타이밍을 맞추기도 쉬우며 시내버스 종점에 위치한 시내버스 업체 주차장 같은 곳에 충전 시설을 구축해 놓기가 용이하기 때문에 일찍부터 도입되고 있습니다. 정부나 지자체의 입장에서도 탈이산화탄소를 정책적으로 추진하기 위해 대중교통을 시작점으로 하기 쉬우면서도 일반 대중에게 선전이나 광고의 효과도 기대할 수 있기 때문에 적극적으로 도입하게 됩니다.

  택시의 경우도 도로에서 흔히 볼 수 있을 정도로 보급화 되고 있습니다. 전기 택시의 경우 택시 사업장의 경우 충전 시설을 구축해 놓고 소속되어 있는 차량들을 관리할 수 있으며, 회사 택시나 개인택시의 구분 없이 전기차의 저소음은 택시를 탑승하는 고객에게 그 자체로 하나의 서비스가 될 수 있는 이점 가지고 있습니다. 또한 택시로 이용되는 전기 차량들의 경우 대부분 최근에 출시된 신형 차량들이기 때문에 디자인이나 성능면에서 우수할 뿐만 아니라 탑승하는 손님으로 하여금 전기 자동차를 탑승 체험하게 하는 효과를 가질 수 있어 이들의 미래 차량구매에서 전기 차에 대한 구매 고려를 하게 하는 효과를 낳기도 합니다.

  전기 트럭의 경우 대형 물류 업체에 충전시설을 배치하고 업체 소속의 차량을 운영하는 경우도 있고 개인 사업자가 전기 트럭을 구매하여 운영하기도 합니다. 현재 전기트럭의 경우 수요가 매우 높기 때문에 구매주문을 한다 하더라도 신차를 받기 까지가 상당히 오래 걸린다는 얘기가 있습니다.

  그 밖의 특수 용도로 운영되는 전기 차량의 경우는 화물운반에 쓰이는 터렛트럭이나 포크리프트 차량, 위에서도 언급한 골프카트, 요구르트는 배송에 사용되는 카트 등이 전동으로 많이 이용되고 있습니다. 또한 넓은 의미로 전기 휠체어나 노인용 카트 또한 대부분 전동으로 운영되고 있고 대형 마트나 시장 내에서 이동하는 차량이나 카트의 경우 내연기관 차량은 매연등으로 상품을 더럽힐 우려가 있기 때문에 전기 모터를 탑재한 차량을 운행하기도 합니다.

  스위스의 대표적인 관광지인 체르마트의 경우 내연기관의 자동차 탑승을 금지하고 마을 내에 이동하는 차량은 원칙적으로 모두 전기차로 운행하게 되어 주변의 청정환경을 보호하고 있습니다. 또한 영국의 우유배달용 차량의 경우도 전기차로 운영하고 있는데 이는 이른 아침시간에 운행하는 내연기관의 엔진 소리가 시끄럽다는 민원들에 의해 전기 차량으로 운행하기 시작한 것이 지금은 정착된 경우도 있습니다.